杨剑/李妍璐ACS Nano：Zn(002)纹理与磷酸锌涂层协同，实现无枝晶锌阳极

水系锌金属电池的锌阳极面临着枝晶生长和副反应的挑战。形成Zn(002)纹理可以缓解这些问题，但并不能根除它们，Zn(002)仍然面临着腐蚀性电解液和枝晶生长的严峻挑战，尤其是在数百次循环之后。因此，有必要在Zn(002)上覆盖一层钝化层。

图1 Zn(002)@ZPO的制备与表征

山东大学杨剑、李妍璐等通过简单的一步退火工艺，在商用锌箔上同时实现了Zn(002)织构和表面涂层（ZnS、ZnSe、ZnF₂、Zn₃(PO₄)₂(ZPO)和Zn₃(BO₃)₂）。

这种通用合成方法为探索Zn(002)纹理与表面涂层之间的协同效应提供了机会。以ZPO为模型，研究发现ZPO和Zn(002)的协同效应有效降低了Zn²⁺的扩散能垒，抑制了枝晶的生长。这些结果表明，即使锌阳极表面已经覆盖了钝化层，锌的晶体工程对电化学性能仍然非常重要。

图2 不对称和对称电池的性能

受益于上述优势，改性锌阳极（Zn(002)@ZPO）的性能优于裸锌、Zn(002)（无表面涂层）和Zn@ZPO（无优先取向）。

此外，即使在锌源非常有限的情况下（负极/正极的容量比，N/P = 2.4），Zn(002)@ZPO∥MnO₂仍然表现出较高的循环性能。

总体而言，这项研究同时实现了锌阳极的晶体工程和表面涂层，并深入揭示了晶体取向和钝化层的协同作用。

图3 水系锌金属电池的电化学性能

Synergistic Cooperation of Zn(002) Texture and Amorphous Zinc Phosphate for Dendrite-Free Zn Anodes. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c04343

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